Jahreszeiten auf einem zirkumbinären Planeten

Ich fürchte, Sie haben ein falsches Bild davon, wie eine elliptische Umlaufbahn funktioniert. Aus Ihrer Beschreibung geht hervor, dass Sie glauben, dass die Ellipse auf das Zentrum der gegenseitigen Umlaufbahn der Sonnen zentriert sein kann (dies wird als Baryzentrum bezeichnet). In Ihrer Jahreszeitenbeschreibung sind also 3 Uhr und 9 Uhr die engsten Annäherungen (Perihel), mit 12 Uhr und 6 Uhr die am weitesten entfernten (Aphel).

Das kann leider nicht sein. Bei einer elliptischen Umlaufbahn muss der Schwerpunkt in einem der Brennpunkte der Ellipse liegen, nicht im Zentrum.

Da der Planet weit außerhalb der gemeinsamen Umlaufbahn der beiden Sonnen umkreist, müssen sich diese beiden viel schneller umkreisen, als der Planet sie umkreist. Dies bedeutet, dass Sie zwar eine signifikante Änderung der Gesamtstrahlung erhalten, wenn sich die relative Position der Sonnen ändert, diese jedoch viel schneller variiert als die Umlaufbahnentfernung. Nehmen wir an, die Sonnen umkreisen einander in 1/3 der Entfernung des Planeten, von dem angenommen wird, dass er eine kreisförmige Umlaufbahn um den Schwerpunkt hat. Beachten Sie, dass ich mir ziemlich sicher bin, dass eine solche Umlaufbahn äußerst instabil ist, aber ich bin bereit, den Zweifel für den Moment aufzuheben. Wir nehmen auch an, dass Sonne A doppelt so hell ist wie Sonne B, aber beide die gleiche Masse haben. Stellen Sie die Gesamthelligkeit, wenn die beiden Sonnen gleich weit vom Planeten entfernt sind, auf 1 ein. Dann, kurz bevor A B verdeckt, beträgt die Gesamthelligkeit etwa 1,6. und kurz bevor B A verdeckt, beträgt die Gesamtzahl 1,07. Wenn die beiden Sonnen bei dieser Konfiguration gleich weit entfernt sind, beträgt ihr scheinbarer Abstand 37 Grad. Wenn die Sonnen bei dieser Geometrie gleich weit entfernt sind, ist ihr Abstand zum Planeten größer als der Abstand zum Baryzentrum, weshalb Sie bei jeder Bedeckung mehr Wärme erhalten.

Grob gesagt werden die Sonnen, die sich in 1/3 der Entfernung des Planeten umkreisen, dies 9-mal schneller tun als der Planet, sodass die ziemlich große Wärmeschwankung ungefähr monatlich auftritt. Berücksichtigt man die Tatsache, dass sich die beiden eigentlich in die gleiche Richtung wie die Planetenumlaufbahn drehen sollten, erhalten Sie 10 Zyklen pro Sonnenjahr.

Wenn der Planet eine noch größere Umlaufbahn hat, passieren zwei Dinge. Erstens nimmt die relative Intensität des Zyklus ab. Bei größeren Gesamtentfernungen nehmen die relativen Entfernungsvariationen ab, was bedeutet, dass auch die Variationen in der Gesamthelligkeit abnehmen. Zweitens wird die Anzahl der Sonnenzyklen pro Jahr zunehmen.

Ändert man nun die Umlaufbahn des Planeten von einem Kreis auf eine Ellipse, so wird den kürzeren Sonnenzyklen ein jährlicher Leuchtkraftzyklus auferlegt.

Schließlich sollten Sie sich darüber im Klaren sein, dass alle größeren Helligkeitszyklen katastrophal für das Klima des Planeten sein werden. Das Problem besteht darin, dass eine solche Temperaturänderung auf den absoluten Nullpunkt bezogen werden muss. Eine Änderung der Gesamteinstrahlung von 2 zu 1 erzeugt eine Gleichgewichtstemperaturschwankung von 40 %. Bei einer Durchschnittstemperatur von 27 Grad C (300 K) hat dies eine Gesamttemperaturschwankung von etwa 100 C. Obwohl dies über einen relativ kurzen Zeitraum erfolgt (denken Sie eher an einen Monat als an ein Jahr), denke ich, dass Sie dem zustimmen werden dies wird für herausfordernde Bedingungen sorgen.

Ihre Tageslänge hängt von der axialen Neigung und der Umlaufbahnposition des Planeten ab.

Die Jahreszeiten hängen von der axialen Neigung, der Umlaufbahnposition des Planeten und dem Standort der Sonnen ab, wenn sie sich gegenseitig umkreisen.

Hier ein paar interessante Effekte:

1. Die Tageslänge hängt von den Jahreszeiten ab, ist aber nicht so an sie gebunden wie bei uns. Sie könnten zum Beispiel Sommer mit kurzen Tagen haben. Aber nicht superheiße Sommer mit kurzen Tagen.
2. Ihr Grundzyklus ist korrekt, aber Sie erhalten zusätzliche Variationen durch die axiale Neigung. Manchmal wird der heiße Sommer also wirklich heiß, manchmal ist es kaum Sommer usw. Das genaue Muster hängt von den genauen Abmessungen Ihres Sonnensystems ab - anstatt es zu modellieren, können Sie es wahrscheinlich einfach von Hand winken. Solange es lange genug einem Muster folgt, sollte es eine Konfiguration geben, die das tut, was Sie wollen.

Hast du dir die Helliconia-Trilogie von Brian Aldis angesehen? Dabei umkreist der Planet einen ziemlich sonnenreichen Stern, der sich wiederum in einer großen exzentrischen Bahn um einen heißeren befindet. So erhält man aus dem ersten ein irdisches Kurzjahr, dem aber ein längerer und stärkerer Zyklus aus dem zweiten überlagert ist.